膜结构是一种创新的建筑结构形式,结合了建筑学、结构力学、材料科学以及计算机技术等多个学科,技术含量极高。其曲面设计令人灵活多变,不仅能满足建筑师的构思,更能与周围环境和谐融合,打造出具有标志性的工程形象。
艺术性方面,膜结构展现了建筑师的创造力,并体现了结构构件在受力上的优美。膜材本身的特性使得建筑在展现美感的同时,也能实现良好的结构性能。
经济性也是膜结构的一大优势。由于膜材具有透光性,在白天能有效降低照明能耗,节约能源。同时,夜晚透光的彩灯为建筑增添绚丽的景观,带来良好的广告宣传效果。
大跨度设计是膜结构的重要特点,它能够突破传统建筑在大跨度无支撑建筑中的限制,营造出辽阔的无遮挡可视空间,显著提高空间的使用效率。
自洁性方面,膜材通常具有防护涂层,赋予建筑良好的自清洁能力,从而延长建筑的使用寿命。施工时,膜结构的所有加工和制作均在工厂中完成,这样大幅度缩短了现场工期,避免了施工交叉的情况,使得膜建筑的工期相对于传统建筑大为减少。
膜结构广泛适用于大型公共设施,例如体育场馆的屋顶系统、机场大厅、展览中心、购物中心等,同时也可用于休闲设施以及各种标志性建筑等。膜材可承载轻质屋顶,与传统刚性材料相比,其工艺更加灵活多样。
膜结构材料主要由基布和涂层组合而成。一般基布采用聚酯纤维或玻璃纤维,涂层通常为聚氯乙烯(PVC)或聚四氟乙烯(PTFE)。膜材一般分为PVC膜材、PTFE膜材、和ETFE膜材三类。
PVC膜材由聚酯纤维涂覆聚氯乙烯(PVC),可在表面再涂覆一层聚偏四氟乙烯(PVDF),以提升其耐老化及自洁能力,使用寿命可达25年,适合于半永久建筑。
PTFE膜材是由玻璃纤维涂覆聚四氟乙烯(Teflon),该材料具有极高的强度和良好的弹性、自洁性,使用寿命一般超过30年。由于成本较高,制作精度要求严苛,适合用于永久性建筑。
ETFE膜材是继PVC和PTFE膜材之后的又一重要产品,由乙烯四氟乙烯共聚物制成,具备优异的性能,并易于加工,耐溶剂及耐辐射性能优越。ETFE膜材在国际上已有很多成功应用,尽管我国的膜结构建筑设计与施工起步较晚,但在2008年奥运场馆建设中,ETFE膜材成为了热门选择。